Фамилия Пустолвитов звучит необычно и даже слегка загадочно, но её значение лежит на поверхности. Это типичная «говорящая» русская фамилия, образованная от прозвища. Основа здесь — словосочетание «пустые лвиты». Слово «лвиты» (или «лвита») в русских говорах имело несколько значений, но все они сводились к чему-то пустому, несерьёзному или бесполезному. В одних диалектах «лвитой» называли пустого, хвастливого человека, болтуна. В других — так могли обозначать пустой орех или негодный предмет. Таким образом, Пустолвит — это человек, который говорит впустую, занимается пустыми разговорами или, в более широком смысле, не приносит пользы.

Словообразовательная модель фамилии проста и архаична: прозвище Пустолвит (сложение двух основ) плюс типичный русский патронимический суффикс -ов. Суффикс указывает на принадлежность: «сын Пустолвита». Окончание -ов, а не -ин, говорит о том, что основа прозвища заканчивалась на твёрдый согласный. Интересно, что в фамилии сохранилась полная, нередуцированная форма корня «лвит», а не более привычное «пустослов» или «пустобрех». Это указывает на то, что прозвище бытовало в конкретной местности, где слово «лвиты» было в ходу.

Фамилия редкая, и её география, скорее всего, связана с северными или центральными областями России, где диалектная лексика была богаче. Встретить Пустолвитова можно было в среде крестьян или посадских людей — прозвища такого типа давали в простонародье, часто с иронией или насмешкой. В дворянских родах подобные «прямые» прозвища почти не встречались. Сегодня фамилия остаётся малочисленной, что делает её ценной для генеалогического поиска: каждый носитель, скорее всего, происходит из одного или двух корней, и восстановить линию предков по ней проще, чем по распространённым фамилиям.